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• 關鍵詞： 機器人 匯川 鋰電
• 摘要：本方案主要對動力鋰電行業產線機器人應用做介紹，從鋰電的整個產業鏈的工藝進行分解，最后對目前匯川的機器人的一個鋰電應用案例進詳細講解。

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一、行業背景

摘要

本方案主要對動力鋰電行業產線機器人應用做介紹，從鋰電的整個產業鏈的工藝進行分解，最后對目前匯川的機器人的一個鋰電應用案例進詳細講解。

1.國內動力鋰電池行業概況

最近幾年，鋰離子電池市場規模增長的最大動力確定無疑將來自電動汽車市場。預計到2017年，動力鋰離子電池就將以2071萬kWh的需求量和22%的市場份額超越智能手機而成為鋰離子電池最大的細分市場;到2020年將以31.4%的市場份額超越整個消費類電子產品市場，屆時需求總量將超過6200萬kWh。

2.行業發展趨勢及痛點

（1）正極材料發展趨勢：

對于動力鋰電池，在乘用車方面，國外以改性錳酸鋰和三元鋰電為主要材料。國內主要以磷酸鐵鋰為主要材料，不過因為磷酸鐵鋰能量密度低，現在的趨勢已經向三元鋰電轉變。

而在電動客車方面：因為客車的體積大，通過多放置電池可以解決能量密度低的問題，而且客車每天里程多，充電次相對數多，磷酸鐵鋰因其安全性和循環壽命將會是最合適的選擇。

(2) 負極材料發展趨勢

由于石墨的技術成熟、穩定性好、價格優勢明顯。人造石墨相比于天然石墨價格更貴，但是一致性更好，所以是動力鋰電池的首選負極材料。

(3) 電解質材料發展趨勢

電解液由電解質鋰鹽、高純度的有機溶劑和必要的添加劑等原料組成。電解質鋰鹽主要是六氟磷酸鋰，占電解液的成本40%。而整體電解液占鋰電池成本約10%左右。

(4) 隔膜材料發展趨勢

干法工藝較為成熟，國產化率高，在目前動力鋰電池市場上占據主流地位。但是濕法工藝生產的隔膜性能要更好，并且隨著陶瓷涂覆技術的成熟，干法工藝的主流地位將會受到挑戰。

二、關鍵設備工藝

1.動力鋰電池產業鏈全景

鋰電池結構一般是：正極材料+負極材料+電解質+隔膜+殼體組成；

鋰電池工作原理：

充電時：

正極的含鋰化合物有鋰離子脫出，鋰離子經過電解液運動到負極生成鋰原子；

負極的碳材料呈層狀結構，它有很多微孔，使得晶體狀鋰原子嵌入其中。

放電時：嵌在負極碳層中的鋰原子失電子后回到正極。

鋰電池化學反應方程式

2.主要制造設備和工藝流程

動力鋰電池的上下游關系

鋰電池生產工藝流程

極耳預焊：在軟包電池進行制作中，需要使用超聲波焊接機對其極耳進行預焊，再將極耳引片和預焊后的極耳焊接在一起。預焊可以起到整形的作用，有利于蓋板極耳引片與極耳之間的焊接，同時在其焊接前后與流水線的銜接中，會涉及到使用SCARA機器人對其進行上下料的操作。

極耳頂蓋焊接：在經過前道極耳預焊的工藝后，分別將銅質扁平環與鋁制扁平環套設在鋰電池卷芯的負極耳與正極耳上，將套好銅質扁平環與鋁制扁平環的卷芯進行預壓，使銅質扁平環、鋁制扁平環 分別與所述卷芯連接穩固，將電池頂蓋上的負極引出線、正極引出線分別放在所述銅質扁平環、鋁制扁平 環的中心位置，最后對銅質扁平環與鋁制扁平環的中心位置進行焊接，使壓有銅質扁平 環與鋁制扁平環的的極耳與電池頂蓋引出線焊接在一起。

頂蓋焊接，氣密性檢測：在前面一系列的工作后，對鋰電池進行頂部的焊接封裝，并對其進行將流水線上焊接完成后的電池夾持到內部流水線輸送系統上，依次對其進行定位，氣密性，短路相關測試，并在檢測完成后將良品抓回回到主流水線上，不良品抓除到廢料盒中。

三、機器人應用需求分析

補料機需求分析：

首先補料機位于密封釘焊接到清洗烘干的這段工藝中間，后續為成品電池組的區域，所以不能容許有任何損壞的電池流入到后續工藝中去，在密封釘的焊接中可能會出現以下情況：

（1）未完成焊接；

（2）因電池表面有殘留的電解液，會出現焊接不穩；

（3）激光焊出現異常，焊接位置不準確，漏氣等。

所以在完成密封釘焊接后，會有一段人工檢查流程，將不良品挑選出來，讓補料機對其進行補料，將人工解放出來，以便能夠對后續來料進行檢測，提高整個工作效率，降低認得疲勞度。

四、鋰電機器人上下料解決方案

1：項目介紹

補料機：因鋰電池在生產過程中的前段激光封口機側會出現焊接不良情況，待人工檢查后，會挑選出不良品，故在其后設置一個補料機構，將料盒中缺少的電池補齊。  

2：系統框架

1：工藝框架

2：電氣拓撲

3：系統信號交互及邏輯

3：系統配置及選型

1)本體臂長選擇

2)機器人底座中心至備料區（A）、放料區(B)的最遠位置

3)底座中心的距離分別為A=380、B=377mm

4)綜上機器人臂長應選400mm。

整個配置清單：

4：驗收標準 和結果

1：精度：1mm

2：效率：400PCS/H（空跑情況下）

3：.工位預約

5：現場應用視頻或者照片

6：方案特色

（1）采用工位預約模式，方便工人操作，3分鐘學會機器人操作；

（2）替代白夜兩班人工，節約人力成本；